周邊環(huán)境復雜條件下地鐵基坑微震爆破施工工藝

蔣 蕤 黃遠飛 周永亮 中建四局土木工程有限公司

1 前言

隨著城市化不斷推進，人口和城市規(guī)模的不斷增加，地鐵在許多城市公共交通中已擔負起主要的乘客運輸任務，地鐵已經(jīng)是一個大城市主要的交通工具區(qū)域化樞紐工具，加快了大城市各區(qū)域經(jīng)濟和交通的發(fā)展。地鐵施工面對復雜的周邊環(huán)境，特別是有堅硬巖層的情況下地鐵基坑開挖已經(jīng)成為地鐵施工技術的難點和重點。本工法主要以長沙地鐵四號線湖南大學地鐵站為基礎，在復雜的周邊環(huán)境情況下，面對堅硬的巖層，首先采用氣體爆破，工效十分低下，同時也對周邊環(huán)境擾動很大；最后采用淺孔微震爆破的施工工藝，滿足了周邊環(huán)境的安全同時保證了現(xiàn)場施工進度的要求。

2 工藝原理、關鍵工藝及技術

微震爆破主要是通過在基坑四周布設減震孔形成有效隔離帶，采用微震爆破的方式，來達到減小爆破震動的目的。其原理就是利用隔離帶在爆破時，對爆破震動能力的吸收及消耗，減小隔離帶后面區(qū)域受到的震動。減少單次爆破的裝藥量，少裝藥多打孔，在爆破時也較大減少了對上部建筑物的擾動。爆破過程中采取信息化施工管理，實時監(jiān)測震動速度，從而確保了爆破安全。

關鍵工藝及技術：基坑減震孔布置技術、延緩起爆網(wǎng)絡設計、爆破飛石控制技術、爆破信息化施工技術。

3 施工工藝流程及操作要點

本工程采用淺孔臺階松動微震爆破整體方案，在事先用開挖好的基坑內進行淺孔鉆孔作業(yè)，按松動爆破進行柱狀裝藥的爆破技術。其主要爆破參數(shù)設計如下。

3.1 淺孔臺階微震爆破參數(shù)

（1）臺階高度H=2.0m；（2）鉆孔直徑d=38mm～40mm；（3）孔距a=（1～1.2）W=1.2m～1.4m，取1.4m；（4）排距b=W=1.2m；（5）孔深L=H+h=2+0.3=2.3m；（6）超深h=（0.1～0.15）H=0.2m～0.3m，取0.3m；（7）單次消耗炸藥q=0.3kg/m3～0.4kg/m3，取0.3mkg/m3；（8）單孔裝藥量Q=qWH a=0.3×1.2×2×1.4＝1kg。

3.2 炮孔布置

根據(jù)上述爆破參數(shù)計算，基坑石方爆破臺階高度2米，布置有3排垂直炮孔，基坑兩側保護層1.5m、孔深2.3m、排距1.2m、孔距1.4m。實際爆破基坑的寬度為20.7m減去兩側保護層各1.5m為17.7m。

3.3 裝藥結構

裝藥結構是指炸藥在裝填時的狀態(tài)，本工程采用連續(xù)裝藥結構，裝藥深度為1.1m，填塞深度為1.2m。

4 炮孔填塞

炮孔裝藥后剩余部分全部用炮泥填塞，填塞要求：（1）填塞材料用沙質粘土，不得用石塊填塞。（2）填塞深度不少于1.2m。（3）用木質炮棍逐層將炮泥壓緊并填滿炮孔。（4）填塞時不得損傷導爆管雷管的腳線。

5 起爆網(wǎng)路設計

5.1 起爆方式

采用導爆管雷管起爆的方式，因爆破區(qū)域環(huán)境復雜，離燃氣管道和民房較近，為了確保燃氣管道和民房的絕對安全，選擇逐孔起爆方式。

5.2 雷管段別及延期時間

排間：選用毫秒5段導爆管雷管，延期時間為110ms，孔內：選用毫秒12段導爆管雷管，延期時間為550ms，孔外：選用毫秒3段導爆管雷管過橋，延期時間為50ms。

6 爆破振動安全評估及安全措施

6.1 爆破振動速度

爆破地震波振動速度可根據(jù)GB 6722－2014《爆破安全規(guī)程》的規(guī)定質點垂直振速公式（前蘇聯(lián)薩道夫斯基公式）來計算：

式中：

Q——炸藥量，齊發(fā)爆破是總藥量，延緩爆破是最大單段藥量，單位千克（kg）；

R——爆破振動安全允許距離，單位米（m）；

V— —保護對象所在地安全允許質點的振動速度，單位為厘米每秒cm/s；

K，α——與爆破點至保護對象間的地質條件、地形有關的系數(shù)和衰減指數(shù)，應該通過現(xiàn)場的試驗結果確定。

6.2 爆破振動安全允許標準

依據(jù)中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布的GB 6722—2014《爆破安全規(guī)程》中“13.2爆破振動安全允許距離”中，對建（構）筑物爆破振動安全允許標準作出了相應規(guī)定。

7 結語

本文通過對淺孔微震爆破的設計研究，并應用于長沙地鐵4號線湖南大學站實際工程中，取得了良好的效益。微震爆破具有爆破振動小、爆破零飛石、安全有效等優(yōu)點，微震爆破的應用為有效的保證了施工周邊環(huán)境的安全穩(wěn)定，加快了工程的施工進度，特別對于一些工期較緊的工程，無疑是一個很好地選擇。通過對微震爆破的設計與研究并在實際工程中應用，取得良好的效益同時也積累了一定的經(jīng)驗，期待能為以后的類似工程提供一定的借鑒作用。